اخبار سایت

تمامی لینک های دانلود اصلاح شدند. در صورت بروز هرگونه مشکل از قسمت نظرات اعلام نمایید
این مطلب را به اشتراک بگذارید

اورانیوم چیست؟

اورانیوم یکی از عناصر شیمیایی جدول تناوبی است که نماد آن U و عدد اتمِی آن ۹۲ می باشد. اورانیوم که یک عنصر سنگین، سمی، فلزی و رادیواکتیو می باشد به گروه آستیندها تعلق دارد. معمولا اورانیوم در مقادیر بسیار ناچیز درصخره ها، خاک، آب، گیاهان، جانوران و انسان یافت می شود.

خصوصیت های قابل توجه

اورانیوم هنگام عمل پالایش به رنگ سفید مایل به نقره ای است و کمی نرم تر از فولاد، چکش خوار و رسانای جریان الکتریسیته می باشد. چگالی اورانیوم ۶۵% بیش تر از چگالی سرب می باشد. اگر اورانیوم به خوبی جدا شود به شدت از آب سرد متاثر شده و در برابر هوا اکسید می شود. اورانیوم استخراج شده از معادن می تواند به صورت شیمیایی به دی اکسید اورانیوم و دیگر گونه های قابل استفاده در صنعت تبدیل شود.

اورانیوم در صنعت سه گونه دارد:

۱٫ آلفا که تا دمای ۶۶۷٫۷ درجه پایدار است.

۲٫ بتا که از دمای ۶۶۷٫۷ تا ۷۷۴٫۸ درجه پایدار است.

۳٫ گاما که از دمای ۷۷۴٫۸ درجه تا نقطه ذوب پایدار است (این نوع، رسانا ترین و چکش خوار ترین گونه اورانیوم می باشد.

دو ایزوتوپ مهم آن U235 و U238 می باشند که ۲۳۵U، مهم ترین ایزوتوپ برای راکتورها و سلاح های هسته ای است. چرا که این ایزوتوپ تنها ایزوتوپی است که در طبیعت وجود دارد و در هر مقدار ممکن توسط نوترون های حرارتی شکافته می شود. ایزوتوپ U238 نیز از این جهت مهم است که نوترون ها را برای تولید ایزوتوپ رادیواکتیو جذب کرده و آن را به ایزوتوپ PU239 (پلوتونیوم) تجزیه می کند. ایزوتوپ مصنوعی U233 نیز شکافته شده و توسط بمباران نوترونی THORIUM232 (توریوم) به وجود می آید.

اورانیوم اولین عنصر یافته شده بود که می توانست شکافته شود. برای نمونه با بمباران آرام نوترونی، ایزوتوپ U235 آن به ایزوتوپ کوتاه عمر U236 تبدیل شده و بلافاصله به دو هسته کوچک تر تقسیم می شود که این عمل انرژی آزاد کرده و نوترون های بیش تری تولید می کند. اگر این نوترون ها توسط هسته U235 دیگری جذب شوند عملکرد حلقه هسته ای دوباره اتفاق می افتد و اگر چیزی برای جذب نوترون ها وجود نداشته باشد به حالت انفجاری در می آیند. اولین بمب اتمی با این اصل جواب داد. «شکاف هسته ای» نامی دقیق تر برای این بمب ها است.

کاربردها

فلز اورانیوم بسیار سنگین و پرچگالی می باشد. اورانیوم خالی توسط بعضی از ارتش ها برای ساخت محافظ برای تانک ها و ساخت قسمت هایی از موشک ها و ادوات جنگی استفاده می شود. ارتش ها هم چنین از اورانیوم غنی شده برای سوخت ناوگان خود و زیردریایی ها و هم چنین سلاح های هسته ای استفاده می کند. اورانیوم موجود در سلاح های هسته ای به شدت غنی می شوند که این مقدار به صورت تقریبی، ۹۰% می باشد.

مهمترین کاربرد اورانیوم در بخش غیر نظامی تامین سوخت دستگاه های تولید نیروی هسته ای است که در آن ها سوخت U235 به میزان ۲الی۳% غنی می شود. اورانیوم تخلیه شده در هلی کوپترها و هواپیماها به عنوان وزن متقابل بر هر بار استفاده می شود.

دیگر کاربردهای این عنصر عبارتند از:

۱٫ لعاب ظروف سفالی از مقدار کمی اورانیوم طبیعی تشکیل شده است (که داخل فرایند غنی سازی نمی شود) که این عنصر برای اضافه کردن رنگ با آن اضافه می شود.

۲٫ نیمه عمر طولانی ایزوتوپ اورانیوم ۲۳۸ آن را برای تخمین سن سنگ های آتشفشانی مناسب می سازد.

۳٫U235 در راکتورهای هسته ای به پلوتونیوم تبدیل می شود و پلوتونیوم نیز در ساخت بمب های هیدروژنی مورد استفاده قرار می گیرد.

۴٫ استات اورانیوم در شیمی تحلیلی کاربرد دارد.

۵٫ برخی از لوازم نوردهنده از اورانیوم و برخی در مواد شیمیایی عکاسی مانند نیترات اورانیوم استفاده می کنند.

۶٫ معمولا کودهای فسفاتی حاوی مقدار زیادی اورانیوم طبیعی می باشند. چرا که مواد کانی که آن ها از آن جا گرفته شده اند حاوی مقدار زیادی اورانیوم می باشند.

۷٫ فلز اورانیوم برای اهداف اشعه ایکس در ساخت این اشعه با انرژی بالا استفاده می شود.

تاریخچه

استفاده از اورانیوم به شکل اکسید طبیعی آن به سال ۷۹ میلادی بر می گردد یعنی زمانی که از این عنصر برای اضافه کردن رنگ زرد، به سفال لعابدار استفاده شد (شیشه زرد با یک درصد اورانیوم در نزدیکی ناپل ایتالیا کشف شده است).

کشف این عنصر به شیمیدان آلمانی به نام مارتین هنریچ کلاپرس اختصاص داده شد، که در سال ۱۷۸۹ اورانیوم را به صورت قسمتی از کانی که آن را پیچ بِلِند نامید کشف شد. نام این عنصر را بر اساس سیاره اورانوس که هشت سال قبل از آن کشف شده بود برگزیدند.

در سال ۱۸۹۶هنری فیزیکدان فرانسوی برای اولین بار به خاصیت رادیو اکتیویته آن پی برد.

در آغاز قرن بیستم تفحص و جستجو برای یافتن معادن رادیو اکتیو در ایالات متحده آغاز شد. منابع رادیوم که حاوی کانی های اورانیوم نیز می بودند برای استفاده آن ها در رنگ ساعت های شب نما و دیگر ابزار، جستجو شدند. در طی جنگ جهانی دوم اورانیوم از نظر اهداف دفاعی اهمیت پیدا کرد.

ترکیبات

تترا فلوئورید اورانیوم(UF4) که به نمک سبز معروف است یک محصول میانی هگزا فلوئورید اورانیوم می باشد. هگزا فلوئورید اورانیوم (UF6) جامد است که در دمای بالای ۵۶ درجه سانتی گراد بخار می شود.

YELLOWCAKE اورانیوم غلیظ شده است. نام این عنصر به دلیل رنگ و شکل آن در هنگام تولید می باشد اگرچه تولید امروزه YELLOWCAKE بیش تر به رنگ سبز مایل به سیاه می گراید تا زردYELLOWCAKE. تقریبا ۷۰ تا ۹۰ درصد اکسید اورانیوم دارد(U3O8).

DIURANATE آمونیوم محصول جنبی تولید YELLOWCAKE می باشد و رنگ آن زرد درخشان است که گاهی اوقات باعث اشتباه شده و YELLOWCAKE نامیده می شود اما این، نام درست این محصول نمی باشد.

پیدایش

اورانیوم عنصری طبیعی است که تقریبا در تمام سنگ ها، آب ها و خاک ها به میزان کم یافت می شود و به نظر می رسد که مقدار آن از بریلیم، کادیوم، جیوه، طلا، نقره و تنگستن بیش تر باشد و این فراوانی در حد آرسنیک است.

مقدار بیش تری از اورانیوم در موادی از قبیل صخره های فسفاتی و…. یافت شده که بیش تر برای مصارف اقتصادی، از همین منابع استخراج می شود.

به نظر می رسد که فرو پاشی اورانیوم و واکنش های هسته ای آن با توریوم همان منبع گرمایی عظیمی است که در هسته زمین، باعث ذوب شدن قسمت خارجی هسته زمین گردیده و باعث ایجاد حرکت پوسته ای زمین می شود.

معدن اورانیوم صخره ای است که تمرکزهای اورانیومی می باشد که مقدار اقتصادی آن یک تا چهار پوند اکسید اورانیوم در هر تن می باشد که تقریبا ۰٫۰۵ تا ۰٫۲۰ درصد اکسید اورانیوم دارد.

تولید و توزیع

اورانیوم اقتصادی از طریق تقلیل هالیدهای اورانیوم با خاک فلزات قلیایی تولید می شود. هم چنین فلز اورانیوم می تواند از طریق عمل الکترولیز ۵KUF یا UF4 که در CaCl2 و NaCl حل شده است به دست آید. اورانیوم خالص از طریق تجزیه حرارتی هالیدهای اورانیوم حاصل می شود.

معمولا کشورهای بزرگ تر اورانیوم بیش تری در مقایسه با کشورهای کوچک تر تولید می کنند. چرا که گسترش و توزیع اورانیوم در جهان یک شکل و یک نواخت است. کشور استرالیا ذخایر بسیار زیادی از این عنصر دارد که تقریبا ۳۰% ذخایر دنیا را شامل می شود.

ایزوتوپ ها

اورانیوم طبیعی از ۳ ایزوتوپ U238و U235و U234 تشکیل شده است که U238 فراوان ترین آن ها (۹۹٫۳%) می باشد. این سه ایزوتوپ رادیو اکتیو بوده که نیمه عمر آن ها عبارت است از U235 = 4.5*109 سال که پایدارترین آن ها می باشد وU235 = 7*108 سال و U234 = 2.5*105 سال.

ایزوتوپ های اورانیوم می توانند از هم جدا شوند تا تمرکز یک ایزوتوپ بر دیگری را افزایش دهند. این فرایند «غنی سازی» نام دارد. وزن U235 برای غنی شدن باید ۰٫۷۱۱ درصد افزایش یابد. اورانیوم U235 برای استفاده در سلاح های هسته ای و نیروگاه های اتمی مناسب تر است. این فرایند مقادیر بسیاری اورانیوم به وجود می آورد که در U235 تخلیه می شوند و خالص ترین اورانیوم یعنی U238 اورانیوم خالی یا DU نام دارد. اگر ایزوتوپ U235 بخواهد تخلیه شود باید وزنش ۰٫۷۱۱ درصد کم شود.

هشدار ها

اورانیوم ممکن است که از طریق تنفس یا بلع و یا در موارد استثنایی از طریق شکافی روی پوست وارد بدن شود. اورانیوم توسط پوست جذب نمی شود و ذرات آلفای ساطع شده از این عنصر نمی تواند به پوست نفوذ کند. بنابراین اورانیومی که خارج از بدن باشد نمی تواند به اندازه اورانیوم داخل بدن مضر و خطرناک باشد. اگر اورانیوم به بدن وارد شود ممکن است موجب سرطان شده یا به کلیه ها آسیب برساند.

تمام ترکیبات اورانیوم سمی و رادیو اکتیو هستند. سمی بودن این عنصر می تواند کشنده باشد. در مقادیر بسیار کم خاصیت سمی بودن این عنصر به کلیه آسیب می رساند. خواص رادیو اکتیوی این عنصر نیز نظام مند است. در کل، ترکیبات اورانیوم به سختی جذب روده و ریه می شوند و خطرات رادیولوژیکی آن باقی می ماند. فلز خالص اورانیوم نیز خطر آتش سوزی به همراه دارد.

فرد ممکن است با تنفس غبار اورانیوم در هوا یا خوردن و آشامیدن آب و غذا در معرض این عنصر قرار بگیرد. البته بیش تر این عمل از طریق خوردن آب و غذا صورت می گیرد. جذب روزانه اورانیوم در غذا ۰٫۰۷ تا ۱٫۱ میکروگرم می باشد. مقدار اورانیوم در هوا معمولا بسیار ناچیز است. افرادی که در کنار تاسیسات هسته ای دولت و یا معادن استخراج اورانیوم زندگی می کنند بیش تر در معرض این عنصر قرار می گیرند.

 

برچسب ها:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *